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煤制油气化灰渣防灭火凝胶的制备及性能

材料导报 2024年第3期38卷 251-257页

作者：张铎孙伟郭曦蔓岑孝鑫代爱萍西安科技大学安全科学与工程学院西安710054 西安科技大学化学与化工学院西安710054

针对煤制油气化灰渣堆积造成环境污染和固废资源浪费等问题,本研究提出以气化灰渣为基料、羟丙基甲基纤维素(HPMC)为胶凝剂,制备气化灰渣凝胶煤矿防灭火材料,使用扫描电镜和傅里叶红外光谱仪分析其微观形貌与表面官能团特征。考察了材... 详细信息

针对煤制油气化灰渣堆积造成环境污染和固废资源浪费等问题,本研究提出以气化灰渣为基料、羟丙基甲基纤维素(HPMC)为胶凝剂,制备气化灰渣凝胶煤矿防灭火材料,使用扫描电镜和傅里叶红外光谱仪分析其微观形貌与表面官能团特征。考察了材料的胶凝时间、热稳定性及保水性,确定了气化渣凝胶最优配方为水灰比1∶1.25、HPMC添加量1.5%(质量分数)。该凝胶较好抑制了煤自燃过程中羟基、甲基、亚甲基、取代芳烃、醚碳氧键等官能团反应,与未经凝胶处理的煤样相比,经凝胶处理的煤样在80℃时芳香烃峰面积减小11.85%,脂肪烃峰面积减小43.07%,120℃时芳香烃峰面积减小27.36%,脂肪烃峰面积减小44.23%。凝胶处理的煤样在氧化升温过程中,100℃时CO浓度降低65.07%,200℃时CO浓度降低53.09%,C 2H 4浓度降低23.68%。微观和宏观结果表明,气化灰渣凝胶较好地抑制了煤自燃进程,阻化性能优于CaCl 2,可有效防治煤自燃灾害,解决灰渣堆积问题,实现固废资源化利用。

关键词：气化灰渣煤自燃防灭火凝胶

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凝胶水泥堵漏剂的制备与性能

油田化学 2023年第4期40卷 596-600,607页

作者：张新民赫英状高伟金诚罗勇郭拥军西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 四川光亚聚合物化工有限公司四川南充637500 中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院新疆乌鲁木齐830011

针对大裂缝、孔洞性恶性漏失以及含水层的恶性漏失,为了解决水泥浆堵漏存在水泥浆无法驻留、易被水稀释、胶结强度差、堵漏效果差的问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和疏水单体MJ-16的共聚... 详细信息

针对大裂缝、孔洞性恶性漏失以及含水层的恶性漏失,为了解决水泥浆堵漏存在水泥浆无法驻留、易被水稀释、胶结强度差、堵漏效果差的问题,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和疏水单体MJ-16的共聚后水解方式制备了四元高分子凝胶,将凝胶加入水泥浆中形成凝胶水泥浆复合堵漏体系,研究了复合体系的抗水稀释性能、流变性、驻留能力以及抗压强度。结果表明,该凝胶高温下具有良好的流变性能,表现出较好的抗温性能。凝胶与水泥、缓凝剂、消泡剂形成的凝胶水泥体系流动度达21 cm、稠化时间可调,可安全泵送;体系入水仍为一体,在150 r/min的搅拌速度下未被水稀释,具有良好的抗水侵性能;体系通过1 mm裂缝的时间是普通水泥浆的10倍以上,具有良好的滞留能力,能够停留在漏层入口处堆积,且抗压强度达到7 MPa以上。该凝胶水泥体系特别适用于大孔道、大裂洞、暗河及含水层的漏失堵漏。

关键词：凝胶凝胶水泥恶性漏失堵漏驻留

大豆蛋白-葡聚糖共价物酶法凝胶的冻融稳定性研究

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中国食品学报 2023年第11期23卷 105-113页

作者：张梦玥刘竞男陈鹏王旭王喜波徐宁东北农业大学食品学院哈尔滨150030

研究了冻融循环过程中,谷氨酰胺转氨酶交联的不同质量浓度(30,40,50,60 mg/mL)大豆分离蛋白-葡聚糖共价物(SPI-D)凝胶的持水性、弹性、硬度、可溶性蛋白含量、微观形貌及结构的变化。SDS-PAGE试验证实大豆分离蛋白与葡聚糖发生美拉德反... 详细信息

研究了冻融循环过程中,谷氨酰胺转氨酶交联的不同质量浓度(30,40,50,60 mg/mL)大豆分离蛋白-葡聚糖共价物(SPI-D)凝胶的持水性、弹性、硬度、可溶性蛋白含量、微观形貌及结构的变化。SDS-PAGE试验证实大豆分离蛋白与葡聚糖发生美拉德反应,生成大豆分离蛋白-葡聚糖共价物。随着SPI质量浓度的升高,SPI-D的接枝度先增大后减小,50 mg/mL时达到最大值12.54%。表面疏水性和内源荧光光谱分析表明,随着美拉德反应的进行,蛋白柔性增大,无序性增加,朝有利于冻融稳定的方向转变。与对照相比,5次冻融循环后,SPI-D、SPI与D混合物(SPI+D)、SPI凝胶持水性分别降低了32.46%,42.81%,44.98%,硬度分别增加了124.66%,271.51%,343.38%,弹性分别升高了4.38%,9.58%,11.76%,可溶性蛋白含量分别降低了2.05%,3.61%,7.17%,SPI-D凝胶的各项指标变化幅度均最小,冻融稳定性最好。扫描电镜图表征了凝胶微观形貌,相比SPI+D和SPI,SPI-D凝胶孔隙更小且组织状态更均匀,说明美拉德反应是提升酶法大豆分离蛋白凝胶冻融稳定性的有效方法。

关键词：大豆分离蛋白凝胶冻融稳定性谷氨酰胺转氨酶美拉德反应

用于柔性传感的双形状记忆MXene基水凝胶的制备及性能研究

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化工学报 2023年第6期74卷 2699-2707页

作者：杨琴秦传鉴李明梓杨文晶赵卫杰刘虎西安建筑科技大学化学与化工学院陕西西安710055

兼具优良导电性和多重形状记忆多功能水凝胶柔性传感器的构筑极具挑战。通过分子设计采用自由共聚和冷冻-解冻法将MXene纳米片引入兼具温度响应的高分子聚乙烯醇和金属离子响应的聚丙烯酸网络中,制备了具有双重形状记忆的导电水凝胶并... 详细信息

兼具优良导电性和多重形状记忆多功能水凝胶柔性传感器的构筑极具挑战。通过分子设计采用自由共聚和冷冻-解冻法将MXene纳米片引入兼具温度响应的高分子聚乙烯醇和金属离子响应的聚丙烯酸网络中,制备了具有双重形状记忆的导电水凝胶并构筑了应变传感器。采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射及傅里叶红外光谱等技术研究了该纳米片和复合水凝胶的形貌及结构,研究了MXene含量对该水凝胶力学性能、导电性能及形状记忆性能的影响规律。研究表明:MXene纳米片均匀分散在复合水凝胶中,且与水凝胶网络通过氢键交联,这不仅强化了该水凝胶的力学性能,而且提高了双重形状记性水凝胶的形状固定率。其中,复合水凝胶的抗拉强度提升至236.10 kPa,是纯水凝胶的7.3倍,对铁离子的形状固定率从69.44%增加至94.44%,对温度响应的形状固定率从63.89%增加至88.89%。该水凝胶传感器的信号在多次快速拉伸应变循环下表现出色的连续性和一致性,这为环境适应性柔性传感器的构筑提供了新思路。

关键词：聚合物纳米材料凝胶柔性传感器力学性能

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颗粒性质对凝胶流变性的影响

高分子材料科学与工程 2023年第5期39卷 145-152,163页

作者：陈劲强姚锋徐旻凡施浙杭赵辉李伟锋刘海峰华东理工大学上海煤气化工程技术研究中心上海200237 上海空间推进研究所上海201112

颗粒性质能够显著改善凝胶性能,为分析颗粒性质对凝胶流变性的影响,以瓜尔胶基水凝胶和玻璃微珠、氧化铝粉、炭粉等颗粒为原料,利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、真密度分析仪和旋转流变仪等开展了研究。通过考察颗粒粒径、形状、密度... 详细信息

颗粒性质能够显著改善凝胶性能,为分析颗粒性质对凝胶流变性的影响,以瓜尔胶基水凝胶和玻璃微珠、氧化铝粉、炭粉等颗粒为原料,利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、真密度分析仪和旋转流变仪等开展了研究。通过考察颗粒粒径、形状、密度和浓度等参数,揭示了颗粒的加入对凝胶表观黏度和屈服应力等性能的影响。结果表明,凝胶中加入颗粒会显著增加其黏度;凝胶的黏度随颗粒粒径的增大而增加,随颗粒界面粗糙度的增加而增加,随颗粒真实密度的增加而减小;凝胶的屈服应力与其黏度的变化规律相似。研究结果可为凝胶流变性的调控提供参考。

关键词：凝胶颗粒黏度屈服应力多相流

纳米CaO_(2)激发餐厨垃圾碳组分合成水凝胶及溶胀性能分析

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化工进展 2022年第11期41卷 6120-6129页

作者：李亚林刘蕾关明玥孙猛李柳婷毛瑞月何海洋河南工程学院环境与生物工程学院河南郑州451191

为了实现餐厨垃圾中含碳组分的回收与增值化利用,以自制纳米CaO作为氧化剂激发餐厨垃圾中的碳组分释放,尿素作为改性剂,丙烯酰胺作为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂,过硫酸钠作为引发剂,通过自由基聚合交联反应合成水凝胶,并对... 详细信息

为了实现餐厨垃圾中含碳组分的回收与增值化利用,以自制纳米CaO作为氧化剂激发餐厨垃圾中的碳组分释放,尿素作为改性剂,丙烯酰胺作为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂,过硫酸钠作为引发剂,通过自由基聚合交联反应合成水凝胶,并对制得的水凝胶进行了溶胀性能的分析。研究通过单因素实验考察了水凝胶制备的影响因素,结果表明在氧化剂用量为0.70g、改性剂用量为4.60g、单体用量为2.80g、交联剂用量为0.14g、引发剂用量为0.38g时,水凝胶的溶胀率可以达到1429.78%。水凝胶在去离子水中0~12h的溶胀行为符合Fickian的Case I扩散模型,12~84h的溶胀行为符合Schott溶胀动力学的二级模型,微观表征结果证明溶胀性与水凝胶的网状结构有关,热重分析证明餐厨垃圾制备得到的水凝胶具有良好的热稳定性。

关键词：餐厨垃圾过氧化钙氧化碳组分凝胶溶胀性能废物处理

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pH响应性木质素水凝胶的制备及药物控释

化工进展 2023年第6期42卷 3138-3146页

作者：于丁一李圆圆王晨钰纪永升河南中医药大学药学院河南郑州450046

以从松木提取的水溶性碱木质素(AL)为原料,利用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对AL进行季铵化改性,成功制备一种阴阳离子两性木质素(AML-45)。在8g/L NaOH、12g/L尿素和-10℃环境中对AML-45进行活化,活化后在碱性介质中与聚乙二醇二缩水甘油... 详细信息

以从松木提取的水溶性碱木质素(AL)为原料,利用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对AL进行季铵化改性,成功制备一种阴阳离子两性木质素(AML-45)。在8g/L NaOH、12g/L尿素和-10℃环境中对AML-45进行活化,活化后在碱性介质中与聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)共聚合成制备木质素基pH响应性水凝胶。通过傅里叶红外光谱仪和激光粒度分析仪(DLS)等对AML-45和AML-45基水凝胶结构进行表征,利用扫描电子显微镜对木质素基水凝胶的形貌特征进行表征,研究该水凝胶在不同pH的PBS缓冲溶液中的溶胀行为。结果显示,水凝胶具有明显的pH响应性,在酸性范围内,当pH为4时溶胀率最低为260%,pH为7.4时最高可达到330%。此外,水凝胶的溶胀率与AML-45浓度、交联剂PEGDGE用量和反应环境pH有关。以5-氟尿嘧啶作为模型药物,探讨其在酸性范围内(pH=2~7.4)缓冲介质中药物释放行为。在30h内,负载药物后的水凝胶在缓冲溶液(pH=7.4)中的药物累积释放量可达78%,高于酸性缓冲环境(pH=4)的62%和(pH=2)69%药物累积释放量,故此水凝胶有明显的药物缓释作用。

关键词：木质素水凝胶 pH响应性聚合物药物生物质凝胶

豆皮果胶类多糖的提取及其在大豆蛋白凝胶类食品的应用

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农业工程学报 2022年第19期38卷 295-302页

作者：沈晓梅冉根陈家凤侯俊杰王金梅华南理工大学食品科学与工程学院小麦和玉米国家工程研究中心广州510640 广东科贸职业学院餐旅学院广州510430 广西梧州冰泉实业股份有限公司梧州543000

为提高大豆副产物利用率,拓展豆皮果胶类多糖(Soybean Hull Pectin Polysaccharide,SHPP)在凝胶类食品的应用,该研究采用盐辅助结合水热处理技术提取大豆豆皮中的豆皮果胶类多糖,并对其基本理化性质进行表征。通过以大豆蛋白为主要成分... 详细信息

为提高大豆副产物利用率,拓展豆皮果胶类多糖(Soybean Hull Pectin Polysaccharide,SHPP)在凝胶类食品的应用,该研究采用盐辅助结合水热处理技术提取大豆豆皮中的豆皮果胶类多糖,并对其基本理化性质进行表征。通过以大豆蛋白为主要成分的凝胶类食品豆腐花为模型,探究不同添加量豆皮果胶类多糖(0~2.0%)与大豆蛋白的离散型相分离行为,分析其微相分离行为与宏观流变学性质、机械性能、持水性与感官评定的关联性,并与商品化柑橘果胶(Citrus Pectin,CP)作对比。结果表明,该提取法所得豆皮果胶类多糖提取率为17.95%±0.21%,其半乳糖醛酸含量为42.13%±2.05%,平均粒径为(210.3±2.9)nm,多分散性指数(Polydispersity Index,PDI)为0.466±0.037,豆皮果胶类多糖具有良好的亲水性和低黏度特性,易分散于水。添加0~0.5%豆皮果胶类多糖制备豆腐花,发现其微观上无相分离产生,具有良好的网络微结构;宏观上表现为外观白嫩,黏弹性、持水性与口感均良好。添加1.0%豆皮果胶类多糖的豆腐花宏观上出现明显析水,凝胶黏弹性和持水性均显著(P凝胶网络微结构变得无序,网状孔隙增大,凝胶强度进一步减弱,保水性极差(46.2%±3.2%)。由此确定,豆皮果胶类多糖适宜添加量为0.5%。与经优化的柑橘果胶添加量为0.1%的豆腐花作比较,发现添加0.5%豆皮果胶类多糖的豆腐花在质构特性以及色泽、组织状态、滋味气味、口感、可接受度各方面的感官评分上均优于含柑橘果胶的豆腐花。结果表明豆皮果胶类多糖更适用于蛋白凝胶类食品。研究结果为豆皮果胶类多糖的应用开发,大豆副产物的再利用以及全豆食品的发展提供一定推动作用。

关键词：凝胶流变特性大豆副产物豆皮果胶类多糖凝胶类食品相分离应用

基于离子液体和二芳基乙烯的离子凝胶的光致变色、导电、自修复及柔性传感性能

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无机化学学报 2022年第12期38卷 2363-2371页

作者：朱思宇高洁晏晓东顾志国江南大学化学与材料工程学院无锡214122 合成胶体与生物技术教育部重点实验室无锡214122

在丙烯酸聚合中原位引入4,4'‑(全氟环戊烯‑1,2‑二基)双(5‑甲基噻吩‑2‑甲醛)(DEA)和离子液体1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐((BMIm)BF_(4)),制备了一种同时具有光致变色、导电、自黏附且具有宽温度工作区间等性能的新型离子自修复凝胶DPZI... 详细信息

在丙烯酸聚合中原位引入4,4'‑(全氟环戊烯‑1,2‑二基)双(5‑甲基噻吩‑2‑甲醛)(DEA)和离子液体1‑丁基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐((BMIm)BF_(4)),制备了一种同时具有光致变色、导电、自黏附且具有宽温度工作区间等性能的新型离子自修复凝胶DPZI。由于(BMIm)BF_(4)的高热稳定性和低蒸气压,所获得的DPZI凝胶在-20~40℃较宽的温度下表现出高度稳定的机械和离子导电性能。DPZI系统中引入的Zn^(2+)与—COO^(-)形成动态配位键,使得凝胶具有快速的自修复能力,0.06 s即可超快恢复电阻响应;离子液体的引入同时赋予了凝胶优异的抗冻性。DPZI因光致变色单元DEA的异构化可在10 s内快速发生黄-蓝颜色可逆转变,且光致变色单元的开环/闭环异构化能够实现对凝胶导电性的调节。此外,DPZI凝胶应变/压力式传感器可迅速、精准感知人体不同部位的运动并做出相应的响应;也可对呼吸、心率、声音做出精准识别,应变灵敏度为0.2%。

关键词：凝胶导电自修复光致变色运动监测